Nghiên cứu nồng độ CO2 tối ưu trong nuôi trồng vi tảo và xử lý chất thải nuôi tôm

• Tác giả: Hoàng Gia Hân
• Người hướng dẫn: Th.S Cao Thu Thủy
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Môi Trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Nồng Độ CO2 Tối Ưu Trong Nuôi Trồng Vi Tảo Để Xử Lý Chất Thải Nuôi Tôm
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI NUÔI TÔM
• 1.1.1. Tình hình nuôi tôm
• 1.1.2. Thế giới
• 1.1.3. Việt Nam
• 1.2. Nguồn gốc và tác động của chất thải nuôi tôm đến môi trường
• 1.3. Thành phần và đặc tính chất thải nuôi tôm
• 1.4. Phương pháp xử lý chất thải nuôi tôm
• 1.4.1. Phương pháp xử lý cơ học (vật lý)
• 1.4.2. Phương pháp xử lý hóa học
• 1.4.3. Phương pháp xử lý sinh học
• 1.5. Tổng quan về vi tảo Scenedesmus sp.
• 1.5.1. Vị trí phân loại
• 1.5.2. Đặc điểm sinh học
• 1.5.3. Sự phát triển của vi tảo
• 1.5.4. Giá trị từ sinh khối vi tảo Scenedesmus sp.
• 1.5.4.1. Sản xuất nhiên liệu sinh học
• 1.5.4.2. Sản xuất thức ăn cho nuôi trồng thủy sản
• 1.5.4.3. Ứng dụng để kiểm soát dịch bệnh trong nuôi tôm/cá
• 1.5.4.4. Sản xuất dược phẩm
• 1.5.4.5. Sản xuất phân bón
• 1.6. Tổng quan sử dụng vi tảo trong xử lý nước thải
• 1.6.1. Cơ sở khoa học của biện pháp xử lý nước thải bằng vi tảo
• 1.6.2. Các nghiên cứu ứng dụng vi tảo trong xử lý nước thải
• 1.6.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng vi tảo trong xử lý nước thải tại Việt Nam
• 1.7. Ứng dụng hồ nuôi tảo mật độ cao trong xử lý nước thải
• 1.7.1. Tổng quan hồ nuôi tảo mật độ cao (High Rate Algal Ponds - HRAPs)
• 1.7.2. Thông số vận hành
• 1.7.3. Một số ảnh hưởng đến hiệu quả của hệ thống HRAPs
• 1.7.3.1. Nồng độ nitơ và photpho
• 1.7.4. Khắc phục hạn chế của hệ thống HRAPs
• 1.7.4.1. Cải tiến sinh học
• 1.7.4.2. Cải tiến hóa học
• 1.7.4.3. Cải tiến vật lý
• 1.8. Ý nghĩa của CO2 trong nuôi trồng vi tảo
• 1.8.1. Cơ chế sử dụng CO2 của vi tảo
• 1.8.2. Ảnh hưởng của CO2 đến sự sinh trưởng và tích lũy lipid của vi tảo
• 1.9. Tình hình nghiên cứu bổ sung CO2 trong nuôi trồng vi tảo
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.1.1. Vi tảo Scenedesmus sp.
• 2.1.2. Nước thải và bùn thải nuôi tôm
• 2.1.3. Hồ nuôi tảo mật độ cao
• 2.2. Phạm vi nghiên cứu
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết
• 2.4.2. Phương pháp quan sát khoa học và điều tra
• 2.4.3. Phương pháp chuyên gia
• 2.4.4. Phương pháp bố trí và theo dõi thí nghiệm
• 2.4.4.1. Thí nghiệm 1: Xác định nồng độ bùn tối ưu trong điều kiện phòng thí nghiệm
• 2.4.4.2. Thí nghiệm 2: Xác định nồng độ CO2 tối ưu trong điều kiện phòng thí nghiệm
• 2.4.4.3. Thí nghiệm 3: Xác định hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm của vi tảo Scenedesmus sp. trong điều kiện thực tế
• 2.4.5. Phương pháp phân tích mẫu
• 2.4.6. Phương pháp đánh giá kết quả
• 2.4.7. Phương pháp xử lý số liệu và trình bày kết quả
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đánh giá khả năng sinh trưởng và xử lý chất ô nhiễm của vi tảo Scenedesmus sp. trong phòng thí nghiệm
• 3.1.1. Thí nghiệm xác định lượng bùn tối ưu
• 3.1.2. Thí nghiệm xác định nồng độ CO2 tối ưu
• 3.2. Đánh giá khả năng sinh trưởng và hiệu quả xử lý nước thải bằng vi tảo Scenedesmus sp. trong hồ nuôi tảo quy mô pilot thực tế
• 3.2.1. Kiểm soát điều kiện môi trường bên ngoài
• 3.2.2. Theo dõi các thông số vật lý trong quá trình vận hành
• 3.2.3. Khả năng sinh trưởng của vi tảo ngoài hồ
• 3.2.4. Khả năng xử lý ô nhiễm của vi tảo ngoài hồ
• 3.2.5. Đánh giá chất lượng sinh khối vi tảo
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về chất thải nuôi tôm

Chất thải từ nuôi tôm là một vấn đề nghiêm trọng trong ngành nuôi trồng thủy sản. Chất thải này bao gồm các chất hữu cơ, vi sinh vật, và các chất dinh dưỡng như nitơ và photpho. Việc xả thải trực tiếp ra môi trường không chỉ gây ô nhiễm mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Theo nghiên cứu, việc xử lý chất thải nuôi tôm là cần thiết để bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả sản xuất. Các phương pháp xử lý hiện tại như xử lý cơ học, hóa học và sinh học đều có những ưu nhược điểm riêng. Trong đó, phương pháp xử lý sinh học với sự tham gia của vi tảo được xem là giải pháp tiềm năng, giúp giảm thiểu ô nhiễm và tạo ra sản phẩm có giá trị.

1.1. Tình hình nuôi tôm

Ngành nuôi tôm ở Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, tuy nhiên, nó cũng đối mặt với nhiều thách thức. Nhiều hộ nuôi tôm không có hệ thống xử lý nước thải, dẫn đến ô nhiễm môi trường. Việc áp dụng công nghệ sinh học trong xử lý nước thải nuôi tôm đang được khuyến khích. Công nghệ này không chỉ giúp xử lý hiệu quả mà còn tạo ra nguồn nguyên liệu sinh học có giá trị. Việc nghiên cứu nồng độ CO2 tối ưu trong nuôi trồng vi tảo có thể giúp nâng cao hiệu quả xử lý chất thải và tăng chất lượng sinh khối vi tảo.

II. Nghiên cứu nồng độ CO2 tối ưu

Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định nồng độ CO2 tối ưu cho vi tảo Scenedesmus sp. trong môi trường nước thải nuôi tôm. Qua các thí nghiệm, nồng độ CO2 tối ưu được xác định là 9%. Việc bổ sung CO2 không chỉ giúp tăng trưởng vi tảo mà còn nâng cao khả năng xử lý chất thải. Kết quả cho thấy vi tảo có khả năng sinh trưởng tốt trong môi trường bùn pha trộn nước thải, với nồng độ bùn tối ưu là 20%. Điều này chứng tỏ rằng việc áp dụng công nghệ nuôi tảo mật độ cao có thể mang lại hiệu quả cao trong xử lý ô nhiễm.

2.1. Khảo sát khả năng thích nghi của vi tảo

Vi tảo Scenedesmus sp. cho thấy khả năng thích nghi tốt trong môi trường nước thải nuôi tôm. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng vi tảo có thể phát triển mạnh mẽ trong điều kiện bùn và nước thải, với tốc độ tăng trưởng đạt 53 ngày-1. Điều này cho thấy tiềm năng của vi tảo trong việc xử lý chất thải và sản xuất sinh khối có giá trị. Việc nghiên cứu nồng độ CO2 cũng cho thấy rằng việc bổ sung khí CO2 có tác động tích cực đến sự sinh trưởng và chất lượng sinh khối của vi tảo.

III. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu nồng độ CO2 tối ưu trong nuôi trồng vi tảo không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao. Mô hình nuôi tảo mật độ cao có thể được áp dụng để xử lý nước thải nuôi tôm, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm như TN, NO3-N, NH4-N, PO4-P và COD đạt tới 95%. Điều này chứng tỏ rằng vi tảo không chỉ có khả năng xử lý chất thải mà còn có thể tạo ra sản phẩm sinh khối có giá trị, phục vụ cho ngành nuôi trồng thủy sản và sản xuất nhiên liệu sinh học.

3.1. Tác động đến môi trường

Việc áp dụng công nghệ nuôi tảo mật độ cao không chỉ giúp xử lý chất thải mà còn bảo vệ môi trường. Công nghệ này giúp giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước, đồng thời tạo ra nguồn nguyên liệu sinh học có giá trị. Việc sử dụng vi tảo trong xử lý nước thải là một giải pháp bền vững, góp phần vào việc phát triển ngành nuôi tôm một cách bền vững và hiệu quả.